空间组学——基因组分析的未来?
(图片来源:美国国家癌症研究所通过Unsplash)

我们每个人都是不同的。虽然环境因素显然在这种独特性中起着重要作用,但一段时间以来,人们已经很好地认识到,我们物种多样性的主要基础是我们的基因组。

每个人大约有30亿个碱基对基因,其中许多与黑猩猩、香蕉和果蝇等其他生命形式共享分别为96%、60%和60%.实际上,人类个体之间的基因差异很小,只占每个人DNA的0.001%。

然而,虽然一段时间以来我们已经意识到基因组在从疾病易感性到眼睛颜色等各个方面所起的作用,但我们预测和测量基因表达的能力相对有限。这就是空间组学的应用。

散装RNA测序vs空间组学

体RNA测序和空间组学之间的差异被描述为类似于冰沙和水果挞之间的差异。在批量RNA测序(这个类比中的冰沙),组织被均质化并分析,以产生组织细胞中的mrna的平均基因表达。这种方法允许对基因表达进行广泛的分析,但它在测量基因对特定刺激的反应能力方面是有限的。相反,空间组学(水果挞),工作于单细胞,并在时空尺度上提供更高程度的分辨率。

这听起来可能很好,尽管相当复杂。那么,简单解释一下什么是转录组在这里可能会派上用场。

什么是转录组?

转录组是一套完整的RNA,短寿命的信使分子,在特定的时间在细胞中转录,并对环境刺激做出反应。转录组也被称为“功能基因组”,它编码蛋白质生产以响应这些环境因素,其目的是继续生长、发育和生物的生存。例如,一种受到热胁迫的植物可能会表达热反应基因,这些基因反过来会产生蛋白质,保护它不受环境温度上升的影响。这些基因的“转录本”相应增加,为研究人员利用空间组学研究不同基因的表达提供了一种见解。

为什么空间组学是如此有前途的研究领域?

当考虑到在医疗背景下研究转录组的潜在好处时,空间组学的影响变得更加明显。通过空间组学,在开药前后分析患者的转录组可以带来更有针对性的护理和改善的护理结果,这对于目前可用的技术来说是一项艰巨的任务。万博体育登录首页

深圳华大基因集团(BGI Group)旗下的华大基因研究(BGI- research)是转录组学领域的市场领导者开发一种新的高分辨率空间分辨基因表达分析方法称为“Stereo-seq”技术。万博体育登录首页人们希望这种空间技术最终可以用于评估基因变异如何影响组织功能万博体育登录首页,比如癌症。华大基因的进展也可能使跨物种比较方法成为可能,例如基于组织的器官结构进化和适应研究。

一个令人兴奋的基因组分析新世界

简而言之,转录组学的进步有很大的潜力让世界各地数百万人的生活变得更好。增加我们对疾病驱动因素的了解将有助于开发更有针对性的药物。为特定个体量身定制的治疗方法,是许多患有罕见基因疾病的人长期以来的希望,可能会离开科幻小说的领域,成为现实。

科学杂志自然最近,空间分辨转录组学被确定为“年度最佳方法”。艾伦脑科学研究所(Allen Institute for Brain Science)所长曾宏奎(Hongkui Zeng)承认,我们拥有的技术还不完善。曾宏奎是前面提到的水果挞比喻的发明者。万博体育登录首页她说:“我们想要更多更好的。”为了实现这一点,我们作为一个社会,必须优先考虑科学研究和国际科学合作。

基因组学创新大会此次会议将于2021年10月29日至30日由华大基因集团旗下的MGI主办,展示了这种合作将如何运作。这次会议为来自牛津大学和瑞典卡罗林斯卡研究所的研究人员提供了一个机会,探索华大基因的空间转录组学技术如何使他们能够生成更准确的细胞图谱——这是追求定制医学的一项至关重要的技术。万博体育登录首页

只有作为一个物种共同努力,我们才能实现我们真正的研究潜力。当我们每个人之间仅有0.001%的DNA时,人们会希望我们面临的挑战不是不可克服的。

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